2FSK时分复用通信系统的研究与设计(2)

1.设计基本原理与系统框图

图1.1给出了2FSK时分复用通信系统的原理框图，由信源（数据m1(t)和数据m2(t)两路数据）、复接器、数字调制（2FSK）、载波同步、解调（2FSK）、分接器、位同步、帧同步及数字终端（数据D1(t)和数据D2(t)两路数据）等部分组成。m（t）为时分复用数字基带信号，为NRZ码。发滤波器与手滤波器的作用于基带系统相同。由数字信源任意给出两路不同速率的数据，将两路不同速率的数据送到复接器，复接成一路数字基带信号，经过2FSK来调制再经过信道的传输，在接收端将接收到的信号使用2FSK解调，用复接器将两路信号分离出来这就是一个2FSK的通信系统。数字信源输出时分复数字基带信号用单极性不归零码NRZ码，其中有一个时隙为帧同步信号，两个时隙为数据信号。帧同步与位同步模块从NRZ中提取帧同步信号和位同步信号，并且将数据和同步信号对齐后输出。三路信号提供给终端，终端就可以把两路复用数据信号正确的提取出来。

m1(t) m2(t) 复接器 2FSK 调制器 帧同步噪声 发滤波器 位同步信道 D1(t) D2(t) 分接器 位同步帧同步 2FSK 解调器 帧同步载波同步收滤波器 图1.1 2FSK时分复用通信系统原理框图

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2．各单元电路设计

2.1 数字信源

本单元产生NRZ信号，其帧结构如图2.1.1所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2到第8是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数字信号，每路8位。此NRZ信号集中插入帧同步时分复用信号实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1码，熄灭状态表示0码。

帧同步码 数据1 数据2 X 1 1 1 0 0 1 0 X X X X X X X X X X X X X X X X 无定义位

图 2.1.1帧结构

数字信源模块是整个系统的发终端，模块内部只使用+5V的电压，其原理方框图如图2.1.2所示。

S1 S2 S3 八选一 八选一 八选一 并行码产生器 CLK 分 晶振 频 S4 FS NRZ 三选一 S5 NRZ-OUT 抽器 SS-OUT 样 BS 倒相器

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图 2.1.2 数字信源方框图

数字信源的电路图如图2.1.3所示，下面对图中的分频器（即八选一和三选一）等单元作进一步分析说明。 1) 分频器

74161进行13分频，输出信号频率为314KHZ 74161上一个4位二进制加计数器，预置在3状态。

74193完成1/2，1/4，1/8，1/16运算，输出BS，S1，S2，S3，等4个信号。BS为位同步信号，频率为170.5KHZ。S1，S2，S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/2，1/4，1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器，当CPD=PL=1，MR=1时，可以在Q0，Q1，Q2及Q3端分别输出上述4个信号。

40160是一个二进制加计数器，预置在7状态，完成1/3运算，Q0和Q1端分别输出S4，S5，这两个信号的频率相等，等于S3信号频率的1/3。 2) 八选一

采用8路数据选择器4512，它内含了8路传送数据开关，地址译码器和三态驱动器，其真值表如表一所示。U5，U6和U7 的地址信号输出端A，B，C并连在一起分别接K1，K2，K3输出的8个并行信号连接。可以分析出U5，U6，U7输出信号都是码速率为170.5KB，以8位为周期的串行信号。 3) 三选一

三选一电路原理同八选一电路原理。S4，S5信号分别输入到U8的地址端A和B，U5，U6，U7输出的3路串行信号分别输入到U8数据端X3，X0，X1，U8的输出段即是一个码速率为170.5KB，的2路时分复用信号，此信号为单极性不归零信号（NRZ）。

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图2.1.3 数字信源电路图

2.2 数字终端

数据输入为单极性非归零信号，位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。 串/并变换及并/串变换电路都有需要位同步信号和帧同步信号，还要求帧同步信号的宽度为一个码元周期且其上升沿应与第一路数据的起始时刻对齐，因而送给移位寄存器的帧同步信号也必须符合上

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述要求。终端模块将帧同步器提取的帧同步信号送到单稳的输入端，单稳设为上升沿触发状态，其输出脉冲宽度略小于一个码元宽度，然后用位同步信号对单稳输出抽样.

数据终端需要输入位同步信号、帧同步信号和数据信号，然后通过发光二极管表示数据的输出。数字终端原理方框图如图2.2.1所示： BD 延迟1 显示 BS-IN D1 串/并转换 并/串转换 BD S-IN 延迟2 串/并转换 并/串转换 FS-IN D2 整形 FD FD-7 延 显示 FD-15 F2 B2 迟 FD-8 3 FD-16 ?3 图 2.2.1 数字终端原理方框图

2.3 数字调制

要将NRZ码经过2FSK调制成为2FSK信号主要有两种方法：第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其能够输出两个不同频率的码元；而另一种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。在此，我们采用第二种方法（键控法）。键控法产生的2FSK信号频率稳定度可以做得很高并且没有过渡频率，它的转换速度快，波形好。这里采用键控法来产生2FSK信号，其原理方框图如图2.3.1所示：

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